4.1.2  局域网的参考模型和IEEE 802 标准
1．局域网参考模型
20世纪80年代初期，美国电气和电子工程师学会IEEE 802委员会结合局域网自身的特点，参考OSI/RM，提出了局域网的参考模型（LAN/RM），制定出局域网体系结构，IEEE 802标准诞生于1980年2月，故称为802标准。
由于计算机网络的体系结构和国际标准化组织（ISO）提出的开放的系统互联参考模型（OSI）已得到广泛认同，并提供了一个便于理解、易于开发和加强标准化的统一的计算机网络体系结构，因此局域网参考模型参考了OSI参考模型。根据局域网的特征，局域网的体系结构一般仅包含OSI参考模型的最低两层：物理层和数据链路层，如图4-1所示。
（1）物理层
物理层的主要作用是处理机械、电气、功能和规程等方面的特性，确保在通信信道上二进制位信号的正确传输。其主要功能包括信号的编码与解码，同步前导码的生成与去除，二进制位信号的发送与接收，错误校验（CRC校验），提供建立、维护和断开物理连接的物理设施等功能。局域网物理层制定标准规范的主要内容如下：
① 局域网支持的传输介质及相应的传输距离。
② 传输速率。
③ 物理接口的机械特性、电气特性、性能和规程特性。
④ 传输信号的编码方案。局域网的编码方案有曼彻斯特、差分曼彻斯特、4B/5B、8B/6T和8B/10B等。
⑤ 错误校验码及同步信号的产生与删除。
⑥ 拓扑结构。
⑦ 物理信令（PLS），物理层向介质访问控制子层提供的服务原语，包括请求、证实、指示原语。
（2）数据链路层
在ISO/OSI参考模型中，数据链路层的功能简单，它只负责把数据从一个结点可靠地传输到相邻的结点。在局域网中，多个站点共享传输介质，在结点间传输数据之前必须首先解决由哪个设备使用传输介质，因此数据链路层要有介质访问控制功能。由于介质的多样性，所以必须提供多种介质访问控制方法。为此IEEE 802标准把数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制（Logical Link Control，LLC）子层和介质访问控制（Media Access Control，MAC）子层。LLC子层负责向网际层提供服务，它提供的主要功能是寻址、差错控制和流量控制等；MAC子层的主要功能是控制对传输介质的访问，不同类型的LAN，需要采用不同的控制法，并且在发送数据时负责把数据组装成带有地址和差错校验段的帧，在接收数据时负责把帧拆封，执行地址识别和差错校验。
① MAC子层。
介质访问控制子层构成数据链路层的下半部，它直接与物理层相邻。MAC子层的一个功能是支持LLC子层完成介质访问控制功能，MAC子层为不同的物理介质定义了介质访问控制标准。MAC子层的另一个主要的功能是在发送数据时，将从上一层接收的数据组装成带MAC地址和差错检测字段的数据帧；在接收数据时拆帧，并完成地址识别和差错检测。
② LLC子层。
逻辑链路控制子层构成数据链路层的上半部，与网络层和MAC子层相邻。LLC子层在MAC子层的支持下向网络层提供服务。LLC子层与传输介质无关，隐藏了各种局域网技术之间的差别，向网络层提供一个统一的信号格式与接口。LLC子层的作用是在MAC子层提供的介质访问控制和物理层提供的比特服务的基础上，将不可靠的信道处理为可靠的信道，确保数据帧的正确传输。
LLC子层的功能主要是建立、维持和释放数据链路，提供一个或多个服务访问点，为网络层提供面向连接的或无连接的服务。另外，LLC子层还提供差错控制、流量控制和发送顺序控制等功能。
尽管将局域网的数据链路层分成了LLC 和MAC 两个子层，但这两个子层是都要参与数据的封装和拆封过程的，而不是只由其中某一个子层来完成数据链路层帧的封装及拆封。在发送方，网络层下来的数据分组首先要加上DSAP（Destination Service AccessPoint）和SSAP（Source Service Access Point）等控制信息在LLC子层被封装成LLC帧，然后由LLC子层将其交给MAC子层，加上MAC子层相关的控制信息后被封装成MAC帧，最后由MAC子层交局域网的物理层完成物理传输；在接收方，则首先将物理的原始比特流还原成MAC帧，在MAC子层完成帧检测和拆封后变成LLC帧交给LLC子层，LLC子层完成相应的帧检验和拆封工作，将其还原成网络层的分组上交给网络层。
2．IEEE 802标准
对于不同传输介质的不同局域网，IEEE局域网标准委员会定制了不同的标准，适用于不同的网络环境，IEEE 802各标准之间的关系如图4-2所示。
IEEE 802标准主要包括几项（这些标准在物理层和MAC子层有区别，但在逻辑链路子层是兼容的）：
① IEEE 802.1标准，定义了局域网体系结构、网络互联，以及网络管理与性能测试。
② IEEE 802.2标准，定义了逻辑链路控制（LLC）子层的功能与服务。
③ IEEE 802.3标准，定义了CSMA/CD总线介质访问控制子层和物理层规范。在物理层定义了4种不同介质的10Mb/s的以太网规范，包括10Base-5（粗同轴电缆）、10Base-2（细同轴电缆）、10Base-F（多模光纤）和10Base-T（无屏蔽双绞线UTP）。另外，到目前为止IEEE 802.3工作组还开发了一系列标准，如下所示。
• IEEE 802.3u标准，百兆快速以太网标准，现已合并到IEEE 802.3中。
• IEEE 802.3z标准，光纤介质千兆以太网标准规范。
• IEEE 802.3ab标准，传输距离为100m的5类无屏蔽双绞线千兆以太网标准规范。
• IEEE 802.3ae标准，万兆以太网标准规范。
④ IEEE 802.4标准，定义了令牌总线（Token Bus）介质访问控制子层与物理层规范。
⑤ IEEE 802.5标准，定义了令牌环（Token Ring）介质访问控制子层与物理层规范。
⑥ IEEE 802.6标准，定义了城域网（MAN）介质访问控制子层与物理层规范。
⑦ IEEE 802.7标准，定义了宽带网络技术。
⑧ IEEE 802.8标准，定义了光纤传输技术。
⑨ IEEE 802.9标准，定义了综合语音与数据局域网（IVD LAN）技术。
⑩ IEEE 802.10标准，定义了可互操作的局域网安全性规范（SILS）。
IEEE 802.11标准，定义了无线局域网介质访问控制方法和物理层规范，主要包括以下几项。
• IEEE 802.11a，工作在5GHz频段，传输速率为54M/ps的无线局域网标准。
• IEEE 802.11b，工作在2.4GHz频段，传输速率为11Mb/s的无线局域网标准；
• IEEE 802.11g，工作在2.4GHz频段，传输速率为54Mb/s的无线局域网标准；
IEEE 802.12标准， 定义了100VG-AnyLAN快速局域网访问方法和物理层规范。
IEEE 802.14标准，定义了交互式电视网（Cable Modem）技术。
IEEE 802.15标准，定义了无线个人局域网（WPAN）技术。
IEEE 802.16标准，定义了宽带无线局域网技术。
IEEE 802.17标准，正在制定的弹性分组环（RPR）标准。
IEEE 802.18标准，正在制定的宽带无线局域网标准规范。

回书目   上一节   下一节